Защитные экраны

Уменьшить передачу тепла излучением, как известно, можно путём снижения температуры излучающего тепла или уменьшением степени черноты поверхностей. Если таких возможностей не представляется, то применяют теплозащитные экраны.

Экраном называется тонкостенный металлический лист, имеющий малое значение коэффициента излучения С (рис. 11.4.).

Удачным подбором материала экрана и стенок горячего тела можно даже при одном экране уменьшить тепловой поток в десятки раз.

Хорошо себя зарекомендовали экраны из алюминиевой фольги. Эти экраны имеют малую степень черноты ε и, кроме того, позволяют использовать в качестве тепловой изоляции воздушные прослойки между листами фольги.

Экраны широко применяются в камерах сгорания ПВРД, в форсажных камерах и выходных устройствах ТРД, а также для защиты аппаратуры, приборов на летательных аппаратах.

Предположим, что между двумя большими параллельными плоскими поверхностями 1 и 2 находится экран из тонкого теплопроводящего материала, так что разностью температур на двух его плоскостях можно пренебречь (рис. 11.4.).

Будем считать, что промежуточная среда прозрачна, а степени черноты поверхностей 1, 2 и экрана одинаковы и равны ε. Тогда приведённая степень черноты определится по формуле:

. (11.9)

Если экран отсутствует, то результирующая плотность теплового потока, излучаемая телом 1 на тело 2, вычисляется по формуле:

(11.10)

Когда между телами 1 и 2 будет установлен экран, то его температура примет некоторое значение T _э, а количество теплоты, воспринимаемой экраном от тела 1, должно равняться количеству теплоты передаваемой экраном телу 2:

(11.11)

Рис. 11.4. Экран для защиты от излучения

Отсюда следует, что:

Подставляя это значение в формулу (11.11), найдём количество теплоты, передаваемой телом 1 телу 2 при наличии одного экрана между ними:

Таким образом, один экран уменьшает интенсивность лучистого теплообмена в два раза. При наличии n экранов:

. (11.12)